黑材料之王,可吸收99.995%入射光

2021-01-21 民商雜誌

中國民商

為改革發聲

為民企立言

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這種新材料具有藝術表現力，甚至還具有實用價值，例如用於遮光罩中減少不必要的眩光；幫助太空望遠鏡發現系外行星等。

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   近日，中美科學家開發出一種名為梵塔黑（Vantablack）的材料升級版，這種材料比之前報導過的任何材料都要黑10倍。這種材料可以吸收99.96%的入射光線。科學家在一顆價值200萬美元、重約16.78克拉的天然黃色鑽石上塗上了這種新材料。使用塗層後，通常令人眼花繚亂的寶石「變身為」一種扁平的黑色物體。


   研究作者之一、麻省理工學院（MIT）航空航天教授布萊恩·沃德爾表示，這種新材料除了具有藝術表現力外，還可能具有實用價值，例如用於遮光罩中減少不必要的眩光；幫助太空望遠鏡發現系外行星等。最新研究合作者、上海交通大學材料科學與工程學院副教授崔可航介紹，他和沃德爾最初並不打算設計一種超黑材料，他們正嘗試讓CNT在鋁等導電材料上生長，希望藉此提高材料的電學和熱學性能。


   但當崔可航試圖讓CNT在鋁上生長時遇到了麻煩：當鋁暴露於空氣中時，會被氧化，氧化物會覆蓋鋁，就像絕緣體一樣，導致鋁的導電和加熱性能無法獲得改善。於是，他開始尋找去除鋁氧化層的方法，結果發現鹽（氯化鈉）可以解決。


   當時，沃德爾團隊正嘗試讓CNT在鹽和其他產品（如小蘇打和洗滌劑等）上生長。在對鹽進行測試時，崔可航注意到氯離子會侵蝕鋁的表面並溶解其氧化層。崔可航發現，如果把鋁箔浸泡在鹽水中，可以去除氧化層。然後，他將鋁箔轉移到無氧環境中，防止其再氧化；最後，他將蝕刻的鋁放入反應器中，並通過化學氣相沉積法來生長碳納米管。


   結果表明，去除氧化層後，他們能在更低溫度下（否則需要100攝氏度左右）讓CNT在鋁上生長。他們還發現，CNT與鋁的結合顯著提高了材料的熱學和電學性能。崔可航表示：「但最令我們吃驚的是得到的新材料極黑，對於新材料光學反射率的測量表明，該材料從各個角度吸收的入射光都大於99.995%。」


   目前，研究人員還不能完全確定新材料為何會如此，但他們懷疑這可能與有點發黑的蝕刻鋁與CNT相結合有關。他們認為，碳納米管可以捕獲並將大部分入射光轉化為熱，反射回去的光微乎其微，因此碳納米管具有特別的黑色。他們計劃進一步研究，以釐清新材料為何這麼黑。版權聲明：本公眾號除註明出處的文章外，均為原創，如需轉載、引用請註明：轉載自中國民商， ID : ce_china。


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